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  • Jonathan W. Rose | Technology Review
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  • 18.10.2017

Blut aus der Luft

In Ruanda liefert ein US-Unternehmen Blut mithilfe von Drohnen aus. Das geht sehr viel schneller als mit dem Auto, denn viele Straßen sind in schlechtem Zustand. Bis Ende des Jahres will Zipline 14 Krankenhäuser im Land anfliegen.

Eine stabile, wetterfeste Drohne mit zwei festen Flügeln hat das Team von Zipline entwickelt. Der Flieger kann anderthalb Kilogramm transportieren und hat eine Reichweite von 150 Kilometern.

 

Noch bevor die Drohne zu sehen ist, hört man sie. Wie eine riesige Mücke schwirrt sie über das hügelige Gelände des Kabgayi District Hospital in Ruanda. Dann nähert sich das Fluggerät in rechteckigen Bahnen der Notaufnahme und sinkt dabei auf die richtige Höhe für den Abwurf. Hat sie ihr Ziel erreicht, lässt die Drohne ihre Last fallen, die mit einem dumpfen Geräusch vor dem Gebäude landet: ein roter Pappbehälter von der Größe eines Schuhkartons mit einem Fallschirm aus Wachspapier und biologisch abbaubarem Klebeband. Ein wenig erinnert das Gebilde an das Kunstprojekt eines Kindes, doch der Inhalt kann Leben retten: Im Inneren des Päckchens befinden sich zwei Einheiten menschlichen Bluts, die wahrscheinlich bald bei einer Operation, einer komplizierten Geburt oder zur Behandlung von Malaria benötigt werden.

Die Plastikbeutel mit Blut gehören zu den ersten kommerziellen Produkten, die je per Drohne geliefert wurden. Der Dienst basiert auf einer Kooperation zwischen der ruandischen Regierung und der amerikanischen Robotikfirma Zipline aus dem Silicon Valley. Die Blutlieferungen für das Kabgayi-Krankenhaus starteten Ende 2016. Heute ist Zipline international der erste Anbieter, der für eine regelmäßige Belieferung mit Medizinprodukten sorgt. Noch steckt der Service, der mittlerweile sieben der 21 anvisierten Krankenhäuser erreicht, in den Kinderschuhen. Trotzdem hat er sich bereits bewährt.

Zuvor mussten Mitarbeiter des Krankenhauses dreimal in der Woche in die 60 Kilometer entfernte Hauptstadt Kigali fahren, um Blut zu holen. Das dauerte einschließlich Rückweg meist drei bis vier Stunden. Notfälle bedeuteten oft zusätzliche Fahrten – aber auch eine Verzögerung, die lebensbedrohlich sein konnte. Heute tippen die Labormitarbeiter einfach eine Bestellung auf dem Smartphone ein. Dann kommt innerhalb von 15 Minuten eine Drohne aus dem 15 Kilometer entfernt liegenden Zipline-Vertriebszentrum geflogen. „Früher war es schwierig, Blut zu bekommen, wenn wir es brauchten“, sagt der Chirurg Espoir Kajibwami. In Notfällen habe er Patienten deshalb oft lieber ins nationale Krankenhaus nach Kigali verlegt, statt auf das Eintreffen des Bluts zu warten. Nur bei nächtlichen Notlagen ist das Krankenhaus weiterhin auf den Transport über die Straße angewiesen. Denn noch hat die ruandische Flugsicherheitsbehörde Zipline keine Erlaubnis für Flüge während der Dunkelheit erteilt. Deshalb ist das Krankenhaus bei nächtlichem Mangel an Blutkonserven weiterhin auf den Transport über die Straße angewiesen.   

Zipline hat sein Projekt in einer Zeit gestartet, in der weltweit intensiv an kommerziellen Lieferdiensten mit Drohnen gearbeitet wird – und Zipline ist der erste Anbieter weltweit, der eine regelmäßige Belieferung mit Medizinprodukten für den Notfall verspricht. Das 2011 unter dem Namen Romotive gegründete Unternehmen wurde zunächst bekannt mit seinem Romo, einem über das iPhone gesteuerten Roboter-Haustier. Dann aber beschloss Firmenchef Keller Rinaudo, sich einem Produkt mit größerem gesellschaftlichen Nutzen zu widmen.


Während zweier Reisen nach Tansania knüpften Rinaudo und sein Mitgründer William Hetzler 2014 Kontakt zu einem Netzwerk lokaler Gesundheitshelfer. Diese erfassten auf der Basis von Textmessages in ihrem System Hunderte von medizinischen Notfällen im ganzen Land – Schlangenbisse, Fälle von Tollwut und schwere Blutungen nach Geburten. Häufig war es aber zu teuer oder logistisch unmöglich, Patienten an abgelegenen Orten mit den erforderlichen Medikamenten zu versorgen. „Man hat diese Datenbank voll tragischer menschlicher Geschichten“, sagt der 30-jährige Hetzler. „Was offensichtlich fehlte, war die Möglichkeit, schnell auf diese Nachfrage zu reagieren und Produkte an einen Ort zu bekommen, an dem sie sonst nicht ohne Weiteres verfügbar sind.“ Nach seinen Besuchen hatte das Duo das Gefühl, helfen zu können.

Unter der technischen Leitung des dritten Mitgründers Keenan Wyrobek machten sich die Techniker des Unternehmens im Hauptquartier in Half Moon Bay in Kalifornien an die Arbeit. Sie entwickelten ein Fluggerät mit zwei Elektromotoren, das 1,5 Kilogramm Last transportieren kann. Außerdem haben sie ihre Drohnen mit festen Flügeln ausgestattet, sodass sie eine größere Reichweite haben und schlechtes Wetter besser verkraften als Multicopter-Modelle.

Parallel dazu wurde klar, dass Ruanda ideale Bedingungen für die Zipline-Vision bietet. Die Bevölkerung des kleinen ostafrikanischen Staates lebt hauptsächlich auf dem Land. Die Mehrzahl der 478 Gesundheitszentren und viele der 35 Bezirkskrankenhäuser erreichen die Menschen meist nur über schlechte, unbefestigte Straßen. Häufig winden sich die Wege einen der berühmten „tausend Hügel“ des Landes hinauf und sind – vor allem zweimal im Jahr während der Regenzeit – kaum zu befahren. Gleichzeitig aber ist Ruanda relativ kompakt: Mit zwölf Millionen Menschen auf einem Gebiet etwa von der Größe Brandenburgs ist es das am dichtesten besiedelte Land des afrikanischen Kontinents. Die Drohnen von Zipline können also mit ihrer Reichweite von 150 Kilometern von einem einzigen Startplatz aus fast das halbe Land erreichen.

Die Idee von Zipline fand Anklang bei den ruandischen Behörden, auch bei der zivilen Luftfahrtverwaltung, die eigens dafür ihre Regeln änderte. Mitte 2016 einigte sich Zipline mit
der Regierung auf den Bau eines Vertriebszentrums nahe der Stadt Muhanga. Der oben auf einem Hügel gelegene Standort heißt inzwischen „das Nest“. Der Flecken Land mit dem weißen Zirkuszelt beherbergt die Anlage zur Blutspeicherung, 13 Drohnen und eine kleine Belegschaft aus jungen Amerikanern und
Ruandern. An der einen Seite des Zeltes stehen zwei Startrampen aus rostfreiem Stahl. Wegen des wechselnden Windes zeigen sie in unterschiedliche Richtungen. Ein System aus Gummizügen bringt die 12 Kilogramm schweren Drohnen mit einer Geschwindigkeit von 84 Stundenkilometern auf den Weg. Auf der anderen Seite federn zwei aufblasbare braune Luftpolster die Landung der kleinen Flieger bei ihrer Rückkehr ab.

Wenn die Drohnen in der Luft sind, wird ihr Flug auf einem iPad verfolgt. Dabei steht das Team in ständigem Kontakt mit der Flugsicherung in Kigali. Alle Routen wurden mit einer 3D-Satellitenkarte und detaillierten Bodenvermessungen vor Ort entwickelt. Mithilfe von Satellitennavigation wird die Strecke
vor dem Abflug einprogrammiert. Dadurch gelingt es den Drohnen, Lasten exakt in einem Zielbereich von fünf Metern Durchmesser abzuwerfen. „Genauigkeit ist extrem wichtig“, sagt Hetzler. Zipline entwickle bereits eine Technologie zur Automatisierung der Bodenvermessung.

 

Ein Techniker verfolgt den Flug der Drohne auf dem Tablet.

 

Die Idee von Zipline fand Anklang bei den ruandischen Behörden, auch bei der zivilen Luftfahrtverwaltung, die eigens dafür ihre Regeln änderte. Mitte 2016 einigte sich Zipline mit der Regierung auf den Bau eines Vertriebszentrums nahe der Stadt Muhanga. Der oben auf einem Hügel gelegene Standort heißt inzwischen „das Nest“. Der Flecken Land mit dem weißen Zirkuszelt beherbergt die Anlage zur Blutspeicherung, 13 Drohnen und eine kleine Belegschaft aus jungen Amerikanern und
Ruandern. An der einen Seite des Zeltes stehen zwei Startrampen aus rostfreiem Stahl. Wegen des wechselnden Windes zeigen sie in unterschiedliche Richtungen. Ein System aus Gummizügen
bringt die 12 Kilogramm schweren Drohnen mit einer Geschwindigkeit von 84 Stundenkilometern auf den Weg. Auf der anderen Seite federn zwei aufblasbare braune Luftpolster die Landung der kleinen Flieger bei ihrer Rückkehr ab.


Wenn die Drohnen in der Luft sind, wird ihr Flug auf einem iPad verfolgt. Dabei steht das Team in ständigem Kontakt mit der Flugsicherung in Kigali. Alle Routen wurden mit einer 3D-Satellitenkarte und detaillierten Bodenvermessungen vor Ort entwickelt. Mithilfe von Satellitennavigation wird die Strecke
vor dem Abflug einprogrammiert. Dadurch gelingt es den Drohnen, Lasten exakt in einem Zielbereich von fünf Metern Durchmesser abzuwerfen. „Genauigkeit ist extrem wichtig“, sagt Hetzler. Zipline entwickle bereits eine Technologie zur Automatisierung der Bodenvermessung.

Dass die Wahl für das erste Produkt auf Blut fiel, überrascht nicht. Schließlich ist es nur 42 Tage lang haltbar, muss kalt gelagert werden und wird häufig in Notfällen gebraucht. Das ruandische Gesundheitsministerium bewahrt seine Blutkonserven in einem nationalen Zentrum in Kigali und in vier über das Land verteilten regionalen Depots auf. Die 58 Krankenhäuser, die Bluttransfusionen vornehmen können, unterhalten nur einen kleinen Vorrat an häufigen Blutgruppen. Deshalb benötigen sie immer wieder Nachschub aus den Depots. Fehlt er, leiden vor allem schwangere Frauen unter dem Mangel. Seit der Jahrtausendwende ist die Müttersterblichkeit in Ruanda zwar um mehr als zwei Drittel zurückgegangen. Das wurde durch den vermehrten Einsatz von Verhütungsmitteln und die Reduzierung von Hausgeburten erreicht. Trotzdem sind Komplikationen unter der Geburt weiterhin eine der häufigsten Todesursachen. Nach Schätzungen der Weltgesundheitsorganisation WHO kommt es in Ruanda alle 344 Geburten zu einem Todesfall, 97-mal häufiger als in den besten Ländern Europas. Mehr als die Hälfte aller Todesfälle im Zusammenhang mit Geburten ereignen sich nach der Entbindung, wobei in 26 Prozent der Fälle Blutungen die Ursache sind.

Kabgayi benötigt mit seiner Geburtsstation mehr Blut als die meisten anderen Hospitäler. Es ist eines der größten Bezirkskrankenhäuser Ruandas. Die Anlage stammt aus der Kolonialzeit und umfasst mehrere alte Ziegelbauten auf dem Gelände einer früheren katholischen Mission. Dem Arzt Kajib -wa mi zufolge verbraucht die Klinik bis zu 100 Einheiten Blut im Monat, ungefähr die Hälfte davon entfällt auf die Entbindungsstation. Allein 2016 kamen hier mehr als 4600 Kinder zur Welt.

Aber nicht nur deshalb war es gut geeignet für die ersten Tests: Das Krankenhaus befindet sich direkt an einer Asphaltstraße Richtung Kigali und ist gut zu erreichen. Außerdem liegt es nah am Vertriebszentrum von Zipline. Sollten die Drohnen nicht richtig funktionieren, kann das Blut immer noch rechtzeitig im Wagen angeliefert werden. Ein Fehler würde keine Leben aufs Spiel setzen.

Ende Februar aber wurde es für alle Beteiligten ernst: Mit dem Muhororo District Hospital erhielt das zweite Pilotkrankenhaus von Zipline seine erste ,Drohnenlieferung. Zuvor musste das Personal dort manchmal einen ganzen Tag damit zubringen, sich über furchige Wege und gelegentlich gar durch Erdlawinen kämpfen, um in Kigali Blut zu holen. Seitdem sind fünf weitere Standorte hinzugekommen. Bis Ende des Jahres sollen es noch einmal 14 mehr sein. Neben der Erweiterung des Angebots ist der Bau eines zweiten Vertriebszentrums im Osten des Landes geplant. Zusammen mit einer neuen Drohnengeneration, die eine größere Reichweite haben soll, würde das ausreichen, um ganz Ruanda abseits der Hauptstadt zu versorgen. Derzeit liefert Zipline außer Blut auch verwandte Produkte wie Thrombozyten, gefrorenes Frischplasma und Kryopräzipitat. Die drei Produkte fördern die Blutgerinnung und wurden bislang relativ selten eingesetzt, weil sie in den Krankenhäusern schwer zu lagern sind. Künftig will das Unternehmen zusätzlich Notfall-Impfstoffe gegen Tollwut, Medikamente gegen Aids, Tuberkulose und Malaria, Verhütungsmittel und Testsets für Diagnosen heranfliegen.

Ob allerdings diese Form der Hightech-Medizin Ruandas Gesundheitsversorgung wirklich verbessert, lässt sich bisher kaum quantifizieren. Wie viel das Drohnenprojekt kostet, wird nicht verraten. Die Regierung bezahlt Zipline einen festen Betrag pro Lieferung und garantiert ein Mindestvolumen. Hetzler
räumt ein, dass Drohnenlieferungen zum Auffüllen der Vorräte bislang teurer sind als normale Transporte über die Straße. Bei Notfällen aber hätten seine Drohnen die Kosten verringert. Zudem werde die Versorgung dank der Lieferungen aus der Luft deutlich flexibler: Wenn Zipline künftig nicht nur Blut, sondern auch länger haltbare Produkte wie Medikamente transportiere, müssten die Krankenhäuser weniger davon vorrätig haben. Das vermeide Abfall und verbessere die Verfügbarkeit.

Zudem werden die Kosten pro Lieferung sinken, wenn die Zahl der Flüge zunimmt. Bruce Y. Lee, Professor an der Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health, leitete im Vorjahr eine eigene Forschungsgruppe. Sein Team simulierte eine Lieferkette für per Drohne transportierte Impfstoffe in Mosambik. Drohnen „haben mit Sicherheit das Potenzial, die Kosten zu senken und gleichzeitig die Bedienung der Nachfrage zu verbessern“, sagt er. Konkret hänge dies von der Frequenz der Flüge, den zurückgelegten Entfernungen und der Geschwindigkeit von Fahrten über die örtlichen Straßen ab.

Viele Einwohner begegnen dem Drohnenprojekt dennoch mit Skepsis. Zwar trauen sich nur wenige Menschen in dem autoritären Staat, die Regierung oder ihre Programme offen zu kritisieren. Aber hinter vorgehaltener Hand fragen sie, warum die Behörden in unerprobte Hightech-Spielzeuge investierten.
Die Versorgung mit Blutkonserven oder wichtigen Arzneien sind schließlich nicht das einzige Problem des Gesundheitssystems: Ärzte und anderes qualifiziertes Personal sind rar. Es mangelt immer noch an Grundlegendem wie Krankenwagen. Außerdem haben viele Patienten Schwierigkeiten, überhaupt ein Krankenhaus zu erreichen. Manche sehen den größten Vorteil des Projekts daher in seinem PR-Effekt. Ruanda, das stark auf ausländische Hilfe angewiesen ist, vermarktet sich seit Langem als regionales Zentrum für Technologie und Innovation. Allerdings beruht das vor allem auf Wunschdenken. Dennoch scheinen viele Länder mit Ruanda gleichziehen zu wollen. Eine „lange Liste“ von Regierungen hat Hetzler zufolge Interesse an der Technologie bekundet. Das Unternehmen will seine nächsten Standorte jedoch sorgfältig auswählen. Priorität erhalten Länder, die eine Chance für echte Verbesserungen bieten.
Außerdem müssen sie bereit zu den notwendigen regulatorischen Änderungen und finanziellen Zugeständnissen sein. Tansania scheint die Bedingungen erfüllen zu wollen: Mit dem dortigen Verteidigungsministerium und der Luftsicherheitsbehörde habe man bereits Vereinbarungen ausgearbeitet, die einen Start des Dienstes zulassen. Zur Finanzierung hat das Unternehmen im vergangenen Sommer 25 Millionen Dollar Kapital aufgenommen, sodass es insgesamt über 43 Millionen Dollar verfügt.

Im Kabgayi Hospital wird das Blut in einem kleinen gekachelten Raum des modernen Laborgebäudes aufbewahrt und gekühlt. Die Mitarbeiter sagen, dass der Drohnendienst bereits Wirkung zeigt. Ein Techniker im weißen Kittel berichtet, dass viele Patienten schneller behandelt werden können als früher. Außerdem hat die Belegschaft mehr Zeit für andere Aufgaben, seit sie nicht mehr so oft Blut holen muss. Und mindestens ein besonders dringender Fall wäre ohne den Dienst wohl schlimm ausgegangen: Bei einer Operation zur Behebung einer Eileiterschwangerschaft hätten bei einer Frau Blutungen eingesetzt.


Als im Verlauf des Eingriffs ein Teil der Gebärmutter entfernt wurde, benötigte Kajibwami sechs Einheiten Blut – mehr als vorrätig war. Also gab es einen dringenden Anruf bei Zipline. Ob die Patientin sonst gestorben wäre, kann Chirurg Kajibwami nicht sagen. Aber er ist dankbar für die schnelle Lieferung.

 


Dieser Artikel wurde zur Verfügung gestellt von Technology Review 

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